JP7286660B2 - High voltage power system - Google Patents
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Description
本開示は、電力工学の分野に関し、より具体的には、静電集塵器(ESP)に供給するのに適した電源の分野に関する。 The present disclosure relates to the field of power engineering, and more particularly to the field of power supplies suitable for supplying electrostatic precipitators (ESPs).
静電集塵器(ESP)は、工業プロセスにおいてガス流から粒子状物質を収集及び除去するために一般的に使用される。これらの装置は、例えば、石炭火力発電所、セメント工場、製鉄所及びごみ焼却所の排出物から粒子を濾過するために利用されてもよい。なぜESPが粒子濾過/収集のためにより頻繁に使用される装置の1つであるかについての理由のいくつかは、ESPが、広範囲の入口温度、圧力、ダスト体積及び酸性ガス条件で、比較的大きなガス体積を取り扱うことができることである。さらに、これらは、広範囲の粒子サイズを収集するために使用することができ、乾燥及び湿潤状態で収集することができる。 Electrostatic precipitators (ESPs) are commonly used in industrial processes to collect and remove particulate matter from gas streams. These devices may be utilized, for example, to filter particles from the effluent of coal-fired power plants, cement plants, steel mills and landfills. Some of the reasons why ESP is one of the more frequently used devices for particle filtration/collection is that ESP is relatively The ability to handle large gas volumes. Additionally, they can be used to collect a wide range of particle sizes and can be collected dry and wet.
その名前によって暗示されるように、ESPは、ガス流からダスト粒子を分離するために静電力を使用する。従来のESPは、収集/収集する電極(collection/collecting electrodes)と呼ばれる大きなプレートの間に等しく間隔をあけた、細いワイヤの形態であることが多い放電/放出電極のセットを有し、放出電極は高電圧で帯電される一方、収集電極は一般的に接地されるが、逆極性の電圧で帯電することがある。一般的に、(脈動することが多い)負の高電圧直流(DC)が放出電極に印加され、負の電界を生成する。要するに、流動ガスは、放出電極によって提供される負の電解を通過するように構成され、固体粒子を負に帯電させる。負に帯電した粒子は、その後、これらが付着する収集電極に引き付けられる。これらの収集プレートを振るか又は叩くことによって、「ダスト」の蓄積された塊が解放され、それ自体の重量の下で、下に配置されたダスト容器(ホッパー)内に落下させられる。より詳細には、ガス分子をイオン化するアバランシュ増倍(avalanche multiplication)及び二次放出のような他のステップがプロセス中にあり、これは、これらの固体粒子をイオン化し、放出電極の周りの負の電界によって反発され、収集電極に強く引き付けられる負に帯電した粒子の最終結果をもたらす。 As implied by its name, ESP uses electrostatic force to separate dust particles from a gas stream. A conventional ESP has a set of discharge/emission electrodes, often in the form of thin wires, equally spaced between large plates called collection/collecting electrodes. is charged with a high voltage, while the collecting electrode is typically grounded but can be charged with a voltage of opposite polarity. Typically, a negative high voltage direct current (DC) (often pulsating) is applied to the emission electrode to create a negative electric field. Briefly, the flowing gas is arranged to pass through the negative electric field provided by the emission electrode, negatively charging the solid particles. Negatively charged particles are then attracted to the collecting electrode to which they adhere. By shaking or tapping these collection plates, accumulated clumps of "dust" are released and caused to fall under their own weight into a dust container (hopper) located below. More specifically, there are other steps in the process such as avalanche multiplication and secondary emission to ionize the gas molecules, which ionize these solid particles and create negative energy around the emission electrode. , resulting in the net result of negatively charged particles being strongly attracted to the collecting electrode.
高電圧パルス発生器は、ESPにおいて、電圧パルスをDC電圧に重畳し、それによって粒子分離又は濾過性能を高めるように一般的に使用される。パルス幅は典型的には100μsのオーダーであり、周波数は1から400パルス/秒の範囲である。平均電流は、静電集塵器に印加される電圧レベルを維持しながら、システム内のスイッチング装置のパルス繰り返し周波数を変化させることによって制御することができる。このようにして、逆電離の発生及びそれに関連する悪影響を排除又は少なくとも制限することが可能である。 A high voltage pulse generator is commonly used in ESP to superimpose a voltage pulse onto a DC voltage, thereby enhancing particle separation or filtration performance. Pulse widths are typically on the order of 100 μs and frequencies range from 1 to 400 pulses/second. The average current can be controlled by varying the pulse repetition frequency of switching devices in the system while maintaining the voltage level applied to the electrostatic precipitator. In this way, it is possible to eliminate or at least limit the occurrence of back-ionization and its associated adverse effects.
パルスシステムは、2つの主なカテゴリーに分けられることが多く、1つは、(二次側における)高電位/電圧でのスイッチングに基づくものであり、1つは、(一次側における)低電位でのスイッチングに基づくパルストランスシステムと呼ばれるものである。スイッチングが一次側で行われる後者の例は、例えば、US4,052,177、US4,600,411及びEP1 652 586で見出すことができるが、EP1 293 253は、高電圧スイッチングの例(すなわち、スイッチングが二次側で行われる場合)を開示している。
Pulsed systems are often divided into two main categories, one based on switching at high potentials/voltages (on the secondary side) and one based on low potentials (on the primary side). is called a pulse transformer system based on switching at . Examples of the latter, where switching takes place on the primary side, can be found, for example, in US 4,052,177, US 4,600,411 and
文献US5,575,836は、パルス電源を有する集塵器を開示している。このケースでは、スイッチング12は、トランス10の二次側に配置される。しかしながら、スイッチングが最終電圧レベルで実行されないことは明らかである。反対に、US5,575,836では、パルストランス16を電圧を最終レベルまで上昇させる必要がある。
Document US 5,575,836 discloses a dust collector with a pulse power supply. In this case the
しかしながら、多くの従来技術の解決策が存在するが、特に、電力損失の低減、サイズの低減、コストの低減、出力における電圧リップルの低減、及び/又はロバスト性/信頼性に関する改善のために、技術的なさらなる改善が常に必要とされている。 However, many prior art solutions exist, especially for reduced power loss, reduced size, reduced cost, reduced voltage ripple at the output, and/or improved robustness/reliability. Further technical improvements are always needed.
したがって、本発明の目的は、電力損失、サイズ、コスト、出力における電圧リップルの低減、及び/又はロバスト性/信頼性に関して、現在知られているシステムに関係づけられている欠点のすべて又は少なくとも一部を軽減する、静電集塵器に通電するための高電圧電源システムを提供することである。 It is therefore an object of the present invention to overcome all or at least one of the drawbacks associated with currently known systems in terms of power loss, size, cost, reduction of voltage ripple at the output, and/or robustness/reliability. Another object of the present invention is to provide a high voltage power supply system for energizing an electrostatic precipitator which reduces the load on the electrostatic precipitator.
この目的は、添付の特許請求の範囲に規定するような高電圧電源システムによって達成される。 This object is achieved by a high voltage power supply system as defined in the appended claims.
以下において、用語「例示的な」は、「例、事例、又は実例として機能すること」として理解される。 In the following, the term "exemplary" is understood as "serving as an example, instance, or illustration."
本発明の第1の態様にしたがうと、静電集塵器に電力を供給するのに適したDCベース電圧に重畳された高電圧パルスを発生する電源システムが提供される。高電圧電源システムは、第1のAC供給電圧及び第2のAC供給電圧を発生するように構成されているAC供給回路と、AC供給回路と静電集塵器との間に接続可能な(すなわち、接続されるように構成/適合されている)DC供給回路と、DC供給回路は、第1のAC供給電圧をDCベース電圧に変形及び変換するための第1のトランス及び第1の整流回路を備え、AC供給回路と静電集塵器との間に接続可能なパルス供給回路とを備えている。パルス供給回路は、第2のAC供給電圧を、高電圧パルスを発生するのに十分なDCパルス供給電圧に変形及び変換するための第2のトランス及び第2の整流回路と、第2の整流回路と静電集塵器との間に接続可能なパルス形成回路とを備え、パルス形成回路は、追加の電圧変換なく高電圧パルスを発生する(及び送る/供給する)ように構成されている。より具体的には、AC供給回路は、第1のAC供給電圧及び第2のAC供給電圧のそれぞれの周波数が100Hzから5000Hzの範囲であるように構成されている。 According to a first aspect of the invention, a power supply system is provided for generating high voltage pulses superimposed on a DC base voltage suitable for powering an electrostatic precipitator. A high voltage power supply system is connectable between an AC supply circuit configured to generate a first AC supply voltage and a second AC supply voltage, and between the AC supply circuit and the electrostatic precipitator ( a DC supply circuit configured/adapted to be connected), the DC supply circuit comprising a first transformer and a first rectifier for transforming and converting a first AC supply voltage into a DC base voltage; and a pulse supply circuit connectable between the AC supply circuit and the electrostatic precipitator. The pulse supply circuit includes a second transformer and a second rectifier circuit for transforming and converting the second AC supply voltage into a DC pulse supply voltage sufficient to generate the high voltage pulses, and a second rectifier. A pulse forming circuit connectable between the circuit and the electrostatic precipitator, the pulse forming circuit configured to generate (and send/provide) high voltage pulses without additional voltage conversion. . More specifically, the AC supply circuit is configured such that the frequency of each of the first AC supply voltage and the second AC supply voltage is in the range of 100 Hz to 5000 Hz.
これにより、費用効果が高くコンパクトな高電圧電源システム(高電圧パルス発生システムとも呼ばれる)が提供される。このシステムは、ガス流濾過用途に使用される静電集塵器に電力を供給するのに特に適している。さらに、電力供給システムは、他の既知の従来のシステムと比較して軽量であり、電力損失が低い。 This provides a cost effective and compact high voltage power supply system (also called high voltage pulse generation system). This system is particularly suitable for powering electrostatic precipitators used in gas flow filtration applications. Additionally, the power supply system is lightweight and has low power losses compared to other known conventional systems.
本発明は、高電圧スイッチング構成を2つの中波電源(100Hz-5000Hz)と組み合わせることによって、パルスユニットタンク(すなわち、DC供給回路及びパルス供給回路)における電力損失を比較的低くすることができるという認識に基づいている。より詳細には、DC供給回路及びパルス供給回路のトランスに中波AC電圧を給電することによって、より小さいコア及びより少ない巻線ターンに対する電力損失が低減され、その結果、(回路が存在する)油タンク上に必要とされる冷却フランジエリアがより小さくなり、システム全体がより軽くより小さくなる。また、高電圧スイッチングは、(パルストランスを利用するシステムのような)低電圧スイッチングと比較して電力損失が低い。さらに、整流出力上の出力リップル電圧は、低周波給電(例えば、50Hz)と比較して低減される。さらに、DC供給回路の高電圧側における平滑フィルタの必要性は、ライン整流DC供給に対して部分的に又は完全に軽減される。 The present invention states that by combining a high voltage switching configuration with two medium frequency power supplies (100Hz-5000Hz), power losses in the pulse unit tanks (i.e. DC supply circuit and pulse supply circuit) can be relatively low. based on perception. More specifically, by feeding the transformers of the DC supply circuit and the pulse supply circuit with a medium-wave AC voltage, the power loss is reduced for smaller cores and fewer winding turns, so that (the circuit exists) Less cooling flange area is required on the oil tank and the overall system is lighter and smaller. Also, high voltage switching has lower power dissipation compared to low voltage switching (such as systems utilizing pulse transformers). Furthermore, the output ripple voltage on the rectified output is reduced compared to low frequency feeds (eg 50Hz). Additionally, the need for a smoothing filter on the high voltage side of the DC supply circuit is partially or completely alleviated for line rectified DC supplies.
また、AC供給回路の半導体(例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、IGBT)は、保護された屋内環境中の制御キャビネット内に配置することができ、発生した中波AC電圧は、ケーブルを介して(一般的に屋外に保持されなければならない)パルスユニットタンクに供給することができ、したがって、システム誤動作及び/又は製造コスト及び複雑さのリスクが低減されることを本発明者は認識する。スイッチモード電源(SMPS)システムのようなより高周波システムについて、IGBTは、一般的に、パルス形成回路のトランスの近くに、したがって屋外環境に配置されなければならない。 Also, the semiconductors of the AC supply circuit (e.g. insulated gate bipolar transistors, IGBTs) can be placed inside a control cabinet in a protected indoor environment, and the generated medium-wave AC voltage is transmitted through the cable (generally The inventor recognizes that the pulse unit tank, which must be kept outdoors for the most part, can be supplied, thus reducing the risk of system malfunction and/or manufacturing cost and complexity. For higher frequency systems, such as switched mode power supply (SMPS) systems, the IGBTs must generally be placed close to the transformer of the pulse forming circuit and thus in the outdoor environment.
さらに、本発明の例示的な実施形態にしたがうと、AC供給回路は、DC給電電圧を第1のAC供給電圧に変換するように構成されている第1の電力インバータと、DC給電電圧を第2のAC供給電圧に変換するように構成されている第2の電力インバータとを備え、第1の電力インバータ及び第2の電力インバータは、第1のAC供給電圧及び第2のAC供給電圧のそれぞれの周波数を100Hzから5000Hzの範囲で制御するように構成されている。DC給電電圧は、例えば、3相幹線(例えば、380V/480V、50Hz/60Hz)に接続されている3相整流回路によって発生してもよい。整流回路は、意図される用途の仕様及び必要性に依存して、制御されなくてもよく、又は制御されてもよく、半波又は全波であってもよい。電力インバータは、例えば、半導体スイッチ(例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、IGBT、又は、酸化金属半導体電界効果トランジスタ、MOSFET)を使用するフルブリッジ又はハーフブリッジ単相インバータであってもよい。負荷は誘導負荷(トランス)であることから、電力インバータは、スイッチのオフ時間の間にピーク誘導負荷電流のための経路を提供するために、各半導体スイッチにわたって(並列に)接続されている逆並列ダイオード又はフィードバック整流器をさらに備えてもよい。これらの逆並列ダイオードは、従来、半導体パッケージに統合されている。 Further in accordance with an exemplary embodiment of the present invention, the AC supply circuit includes a first power inverter configured to convert a DC supply voltage to a first AC supply voltage; a second power inverter configured to convert two AC supply voltages, the first power inverter and the second power inverter being one of the first AC supply voltage and the second AC supply voltage; Each frequency is configured to be controlled in the range of 100 Hz to 5000 Hz. The DC supply voltage may, for example, be generated by a 3-phase rectifier circuit connected to a 3-phase mains (eg 380V/480V, 50Hz/60Hz). The rectifier circuit may be uncontrolled or controlled, and may be half-wave or full-wave, depending on the specifications and needs of the intended application. The power inverter may be, for example, a full-bridge or half-bridge single-phase inverter using semiconductor switches (eg, insulated gate bipolar transistors, IGBTs, or metal oxide semiconductor field effect transistors, MOSFETs). Since the load is an inductive load (transformer), a power inverter is connected (in parallel) across each semiconductor switch to provide a path for the peak inductive load current during the off-time of the switch. A parallel diode or feedback rectifier may also be provided. These anti-parallel diodes are traditionally integrated into semiconductor packages.
さらに、本発明の別の例示的な実施形態にしたがうと、パルス形成回路は、第2の整流回路にわたって接続されている蓄積キャパシタと、蓄積キャパシタと直列に接続されている第1の直列インダクタンス及び結合キャパシタとを備え、第1の直列インダクタンス及び結合キャパシタは、静電集塵器に向けて蓄積キャパシタに対して下流に接続され、高電圧スイッチング回路は、蓄積キャパシタと第1の直列インダクタンスとの間に接続されている。さらに、高電圧スイッチング回路は、少なくとも1つのサイリスタと、少なくとも1つのサイリスタと逆並列で接続されている少なくとも1つのダイオードとを備えている。 Further, in accordance with another exemplary embodiment of the present invention, the pulse forming circuit includes a storage capacitor connected across the second rectifier circuit, a first series inductance connected in series with the storage capacitor and a a coupling capacitor, the first series inductance and the coupling capacitor being connected downstream to the storage capacitor towards the electrostatic precipitator, the high voltage switching circuit connecting the storage capacitor and the first series inductance; connected between Furthermore, the high voltage switching circuit comprises at least one thyristor and at least one diode connected in anti-parallel with the at least one thyristor.
使用する際、マイクロパルスは、高電圧スイッチング回路のスイッチを閉じることによって形成され、それによって、発振回路(又は共振回路)が蓄積キャパシタ、直列インダクタンス、結合キャパシタ、及び(容量性負荷として近似することができる)ESPによって形成され、これは、ESPにわたる急速な電圧上昇、及び、蓄積キャパシタにわたる対応する電圧降下をもたらす。その後、電流は方向を変え、ESPにわたる電圧は(DC供給回路によって供給される電圧レベルまで)減少し、蓄積キャパシタは、ほぼ第2整流回路によって出力されるレベルに再びに帯電され、それにより、1振動周期を完了する。高電圧スイッチング回路は、好ましくは、50Hz、100Hz又は150Hzのような2-200Hzの周波数でパルスを発生するように制御される。スイッチングは、例えば、高電圧スイッチング回路中のスイッチング要素として使用されるサイリスタ又はサイリスタチェーンに接続されている適切な点火回路によって制御することができる。 In use, the micropulses are formed by closing a switch in a high voltage switching circuit such that the oscillating circuit (or resonant circuit) is approximated as a storage capacitor, series inductance, coupling capacitor, and (capacitive load). can be formed by the ESP, which results in a rapid voltage rise across the ESP and a corresponding voltage drop across the storage capacitor. The current then changes direction, the voltage across the ESP decreases (to the voltage level supplied by the DC supply circuit), and the storage capacitor is recharged to approximately the level output by the second rectifier circuit, thereby Complete one oscillation cycle. The high voltage switching circuit is preferably controlled to generate pulses at a frequency of 2-200 Hz, such as 50 Hz, 100 Hz or 150 Hz. Switching can be controlled, for example, by a suitable ignition circuit connected to a thyristor or thyristor chain used as a switching element in a high voltage switching circuit.
結合キャパシタは、DCベース電圧の上にパルス電圧を送り、加え、また、パルス供給によるDC供給の短絡を回避するために、より具体的には、第1の直列インダクタンスと(ESPにDCベース電圧を供給する)DC供給回路の接続ノードとの間に構成されている。 The coupling capacitor sends and adds a pulsed voltage on top of the DC base voltage and also avoids shorting the DC supply due to pulsing, more specifically, the first series inductance and (ESP to the DC base voltage ) and the connection node of the DC supply circuit.
さらに、本発明の別の例示的な実施形態にしたがうと、パルス形成回路は、高電圧スイッチング回路及び蓄積キャパシタと並列に接続されている補助回路を備え、補助回路は、高電圧スイッチング回路と第1の直列インダクタンスとの間に接続され、補助回路は、高電圧スイッチング回路にわたる電圧ピークを制限するための、第1の抵抗と直列ダイオードとを備える保護分岐を含む。言い換えれば、保護分岐は、高電圧スイッチング回路と直列インダクタンスとの間のノード/接点に接続されている1つの端子を有し、他の端子は接地される。直列ダイオード及び抵抗は、ESP中のスパーク発生の間、高電圧スイッチング回路にわたる電圧ピークを制限するように機能する。 Furthermore, in accordance with another exemplary embodiment of the present invention, the pulse forming circuit comprises an auxiliary circuit connected in parallel with the high voltage switching circuit and the storage capacitor, the auxiliary circuit comprising the high voltage switching circuit and a second Connected between one series inductance, the auxiliary circuit includes a protection branch comprising a first resistor and a series diode for limiting voltage peaks across the high voltage switching circuit. In other words, the protection branch has one terminal connected to the node/contact between the high voltage switching circuit and the series inductance and the other terminal is grounded. The series diode and resistor serve to limit voltage peaks across the high voltage switching circuit during sparking during ESP.
さらに、本発明のさらに別の実施形態にしたがうと、パルス形成回路は、高電圧スイッチング回路及び蓄積キャパシタと並列に接続されている補助回路を備え、補助回路は、高電圧スイッチング回路と第1の直列インダクタンスとの間に接続され、補助回路は、パルス間で結合キャパシタの電荷を復元するための、第2の抵抗と第2の直列インダクタンスとを備える復元分岐を含む。言い換えれば、復元分岐は、高電圧スイッチング回路と直列インダクタンスとの間のノード/接点に接続されている1つの端子を有し、他の端子は接地される。当然ながら、上記2つの例示的な実施形態を組み合わせてもよく、パルス形成回路は、保護分岐及び復元分岐を有する補助回路を備えてもよい。結合キャパシタにわたる電圧をDCベース電圧と同じ値に復元する能力を向上させるために、第2の直列インダクタンスは、好ましくは、0.1ヘンリから10ヘンリの範囲の比較的高いインダクタンス値、好ましくは1ヘンリよりも高いインダクタンス値を有するように構成されている。 Furthermore, in accordance with yet another embodiment of the present invention, the pulse forming circuit comprises an auxiliary circuit connected in parallel with the high voltage switching circuit and the storage capacitor, the auxiliary circuit comprising the high voltage switching circuit and the first Connected between the series inductance, the auxiliary circuit includes a restore branch comprising a second resistor and a second series inductance for restoring charge on the coupling capacitor between pulses. In other words, the restore branch has one terminal connected to the node/contact between the high voltage switching circuit and the series inductance and the other terminal is grounded. Of course, the above two exemplary embodiments may be combined and the pulse forming circuit may comprise an auxiliary circuit with protection and restoration branches. To improve the ability to restore the voltage across the coupling capacitor to the same value as the DC base voltage, the second series inductance preferably has a relatively high inductance value in the range of 0.1 henries to 10 henries, preferably 1 henry. It is constructed to have a higher inductance value than Henri.
本発明のさらに別の例示的な実施形態にしたがうと、前記第1のAC供給電圧及び前記第2のAC供給電圧のそれぞれの周波数は、例えば200Hzから600Hzのような、200Hzから2000Hzの範囲である。第1の周波数範囲(200-2000Hz)内で、出力電圧リップルとトランス電力損失との間の良好なトレードオフが達成される。しかしながら、ほとんどの従来のトランス設計に対して、後者の周波数範囲(200から600Hz)が好ましい。 According to yet another exemplary embodiment of the present invention, the frequency of each of said first AC supply voltage and said second AC supply voltage is in the range of 200 Hz to 2000 Hz, such as 200 Hz to 600 Hz. be. Within the first frequency range (200-2000 Hz) a good trade-off between output voltage ripple and transformer power loss is achieved. However, the latter frequency range (200 to 600 Hz) is preferred for most conventional transformer designs.
さらに、本発明の別の例示的な実施形態にしたがうと、高電圧電源システムは、前記第1の電力インバータと前記DC供給回路の前記第1のトランスとの間に接続されている第1の直列キャパシタと、前記第2の電力インバータと前記パルス供給回路の前記第2のトランスとの間に接続されている第2の直列キャパシタとをさらに備える。トランスの一次側にキャパシタを追加することによって、AC回路で使用される任意の半導体スイッチ(例えば、電力インバータ内のIGBT)が、より低い電流量でオフになることを可能にする直列共振回路が形成され、これは、IGBTにかかる負担をより少なくし、さらに出力電圧リップルを低減する。より詳細には、回路中に誘導負荷(トランス巻線)のみがあるとき、回路中の電流は、半導体スイッチによってオフにされるまで連続的に増加する(電流は鋸歯状波形を有する)。直列キャパシタを追加することによって、回路は直列共振回路を形成する。全出力では、整流された電流は半波湾曲形状となるので、半導体スイッチはより低い電流でオフにすることができる。さらに、直列キャパシタは、(例えば、誤った制御のケースで)任意の望ましくないDCコンポーネントからトランスを保護し、これは、結果として、高い一次飽和電流に伴う問題となるかもしれない。 Furthermore, in accordance with another exemplary embodiment of the present invention, the high voltage power supply system includes a first transformer connected between the first power inverter and the first transformer of the DC supply circuit. It further comprises a series capacitor and a second series capacitor connected between said second power inverter and said second transformer of said pulse supply circuit. A series resonant circuit that allows any semiconductor switch used in an AC circuit (e.g., an IGBT in a power inverter) to turn off at a lower amount of current by adding a capacitor to the primary side of the transformer formed, which puts less strain on the IGBT and further reduces output voltage ripple. More specifically, when there is only an inductive load (transformer winding) in the circuit, the current in the circuit increases continuously (the current has a sawtooth waveform) until it is turned off by the semiconductor switch. By adding a series capacitor, the circuit forms a series resonant circuit. At full power, the rectified current has a half-wave curved shape, so the semiconductor switch can be turned off at lower currents. Additionally, the series capacitor protects the transformer from any unwanted DC components (eg, in case of miscontrol), which may result in problems with high primary saturation currents.
さらに別の例示的な実施形態にさらにしたがうと、第1のAC供給電圧の周波数は、第2のAC供給電圧の周波数よりも高い。例えば、DC供給回路に送られるAC供給電圧(第1のAC供給電圧)は、400Hzの周波数を有することができ、パルス供給回路に送られるAC供給電圧(第2のAC供給電圧)の周波数は、200Hzの周波数を有することができる。トランスの一次巻線の漏れインダクタンスが十分なインダクタンスを提供し、それによって(回路内のノイズに大きく寄与する)一次チョークの必要性を軽減することから、一次チョークを省略することができるので、400から700Hzの範囲の周波数を使用することによって、望ましくない音響ノイズを低減することができる。当然ながら、本発明の他の例示的な実施形態では、2つの周波数は同じであってもよい。 Further in accordance with yet another exemplary embodiment, the frequency of the first AC supply voltage is higher than the frequency of the second AC supply voltage. For example, the AC supply voltage sent to the DC supply circuit (first AC supply voltage) may have a frequency of 400 Hz and the frequency of the AC supply voltage sent to the pulsed supply circuit (second AC supply voltage) is , 200 Hz. 400 because the primary choke can be omitted because the leakage inductance of the primary winding of the transformer provides sufficient inductance, thereby alleviating the need for a primary choke (which contributes significantly to noise in the circuit). Undesirable acoustic noise can be reduced by using frequencies in the range from to 700 Hz. Of course, in other exemplary embodiments of the invention the two frequencies may be the same.
以下において、本発明のこれら及び他の特徴は、以下で説明する実施形態を参照してさらに明らかにされる。 In the following, these and other features of the invention will be further clarified with reference to the embodiments described below.
例示の目的のために、添付の図面に図示されるその実施形態を参照して、以下でより詳細に本発明を説明する。 For purposes of illustration, the invention will be described in more detail below with reference to embodiments thereof illustrated in the accompanying drawings.
以下の詳細な説明では、本発明の好ましい実施形態を説明する。しかしながら、異なる実施形態の特徴は、実施形態間で交換可能であり、明示的に示さない限り、異なる方法で組み合わせることができることを理解すべきである。以下の説明では、本発明のより完全な理解を提供するために多数の具体的な細部が記載されているが、本発明はこれらの具体的な細部の外に実施できることが当業者には明らかであろう。他の事例では、本発明を不明瞭にしないように、周知の構成又は機能は詳細に説明されない。 The following detailed description describes preferred embodiments of the invention. However, it should be understood that features of different embodiments are interchangeable between embodiments and can be combined in different ways unless explicitly indicated. Although numerous specific details are set forth in the following description to provide a more thorough understanding of the invention, it will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be practiced without these specific details. Will. In other instances, well-known structures or functions are not described in detail so as not to obscure the invention.
図1は、静電集塵器(ESP)10に電力を供給するのに特に適した高電圧(パルス)電源システム1の概略ブロックダイヤグラムである。システム1は、2つの部分、パルスユニットタンク5、6、と制御キャビネット2とに分割することができ、制御キャビネットは、パルスユニットタンクへの供給電圧を発生するように構成されている制御可能なAC供給回路として理解することができ、パルスユニットタンクは、ESP10に電力を供給するために、この供給電圧を適切なレベルに変換する。より具体的には、パルスユニットタンクは、高電圧パルス供給回路6と、高電圧DC供給回路5とを備え、パルスユニットタンクは、高DCベース電圧(例えば、20kVから150kVの範囲の大きさ)に、2から200パルス/秒、好ましくは100パルス/秒の速度で、重畳された高電圧マイクロパルス(例えば、40kVから120kVの範囲の大きさ)を供給するように構成されている。一般的に、(ESPの)放電電極に印加される電圧は負の極性であり、したがって、前述の電圧範囲は、DCベース電圧については-20kVから-150kV、マイクロパルスについては-40kVから-120kVの範囲であると理解することができる。
FIG. 1 is a schematic block diagram of a high voltage (pulse)
AC供給回路2は、DC供給回路5及びパルス供給回路6のための第1のAC供給電圧及び第2のAC供給電圧をそれぞれ発生するように構成されている。周波数AC供給電圧は、中波範囲、すなわち100Hzから5000Hz、好ましくは200Hzから2000Hzの範囲である。この構成(高電圧スイッチング回路と共に中波を供給)により、低損失、タンクサイズ及び重量の低減、製造コストの低減等の点の有利性を達成することができる。さらに、AC供給回路2、より具体的には、出力電圧周波数を制御するように構成されているAC供給回路の半導体スイッチ(例えば、IGBT)は、比較的過酷な環境において屋外に構成されるトランスの近く配置されなければならない、より高周波を利用するAC給電を使用する従来の既知のシステムとは対照的に、保護された環境において制御キャビネット内に位置付けることができる。
The
図2は、本発明の例示的な実施形態にしたがう、高電圧電源システム1の概略回路図である。この図を参照して、システムの1つのサブユニット及びこれらの機能的態様のさらなる詳細を説明する。高電圧電源システム1は、第1のAC供給電圧及び第2のAC供給電圧を発生するように構成されているAC供給回路2を備えている。より詳細には、AC供給回路2は、DC給電電圧を第1及び第2のAC供給電圧にそれぞれ変換するように構成されている第1の電力インバータ3及び第2の電力インバータ4を含む。DC給電電圧は、AC電源(例えば、380V/50Hz)に接続されている3相整流器ブリッジを備えるDC供給回路22によって発生する。当然ながら、電力インバータ3、4、に適切なDC給電電圧を提供する他の方法があり、これらは当業者の一般知識の範囲であり(例えば、3相の代わりに単相給電を使用する、インバータをDC電源に直接接続する等)、したがって、簡潔にするために省略する。
FIG. 2 is a schematic circuit diagram of a high voltage
電力インバータ3、4のそれぞれは、フルブリッジ構成で構成された、各トランジスタにわたって接続されている逆並列ダイオードを有するIGBTのセットを備える。しかしながら、例えばハーフブリッジインバータのような、高電力用途で一般的に使用される他のトポロジも実現可能である。図示の例ではIGBTが示されているが、例えば、MOSFET、BJT等のような他の半導体スイッチも適用可能である。 Each of the power inverters 3, 4 comprises a set of IGBTs with antiparallel diodes connected across each transistor arranged in a full bridge configuration. However, other topologies commonly used in high power applications are also feasible, such as half-bridge inverters. Although IGBTs are shown in the illustrated examples, other semiconductor switches, such as MOSFETs, BJTs, etc., are also applicable.
さらに、高電圧電源システム1は、第1の電力インバータ3の出力に接続されているDC供給回路5を有する。DC供給回路5は、第1のAC供給電圧をESP10のためのDCベース電圧(20kVから150kVの範囲の大きさ)に変形及び変換するための、第1のトランス7及び第1の整流回路8を含む。第1の整流回路8の負電極(すなわち、負電位UBを有する)は、ESPの放電/エミッタ電極に接続される一方で、正電極は接地される。
Furthermore, the high voltage
さらに、パルス供給回路6は、第2の電力インバータ4の出力とESP10との間に接続され、パルス供給回路は、第2のAC供給電圧をDCパルス供給電圧(大きさは、例えば、40kVから120kVの範囲である)に変形及び変換するための、第2のトランス9及び第2の整流回路11を有する。第2の整流回路11の正端子は接地される一方で、第2の整流回路11の負端子(負電位UCを有する)は、パルス形成回路12中に含まれる多数のコンポーネント23、24、27を介してESP10の放電/エミッタ電極に接続される。パルス形成回路12は、ESP10のための高電圧パルスを発生するように構成されている(したがって、パルスは、DCベース電圧UBに重畳される)。
Furthermore, a pulse supply circuit 6 is connected between the output of the second power inverter 4 and the
さらに、システム1は、一対のオプション的な直列キャパシタ41、42、すなわち、第1の電力インバータ3とDC供給回路5の第1のトランス7との間に接続されている第1の直列キャパシタ41と、第2の電力インバータ4とパルス供給回路6の第2のトランス9との間に接続されている第2の直列キャパシタとを備える。直列キャパシタ41、42は、トランス7、9の漏れインダクタンス及び任意の潜在的な一次チョークと共に直列共振回路を形成し、そのため、IGBTは、より低い電流の大きさでオフするように制御することができ、それによって電力損失を低減し、IGBTの寿命を延ばす。また、直列キャパシタ41、42を用いることにより、出力リップルを低減することができる。
Furthermore, the
続いて、パルス供給回路6は、第2の整流回路11とESP10との間に接続されているパルス形成回路12を備える。パルス形成回路は、高電圧パルスを発生してESP10に送るように構成されている。パルス形成回路は、2-200Hzの範囲のパルス繰り返し周波数を有するように構成することができ、各パルスは、例えば50から150μsの範囲のパルス幅を有する。パルス繰り返し周波数は、高電圧スイッチング回路24のスイッチング要素に接続されている、制御回路または点火回路よって適切に制御されるが、これについては以下でより詳細に説明する。
The pulse supply circuit 6 subsequently comprises a
パルス形成回路12は、第2の整流回路11と並列に、すなわち第2の整流回路11の負(出力)端子と正端子との間に、又は第2の整流回路の負端子と接地との間に接続されている蓄積キャパシタ21を有する。したがって、蓄積キャパシタ21にわたる電圧は、第2の整流回路11のDC出力と同じレベル、このケースでは、UCに帯電される。蓄積キャパシタ21の負端子とESP10との間には、第1の直列インダクタンス23と高電圧スイッチング回路24とが直列に接続されている。高電圧スイッチング回路24は、サイリスタ25又はサイリスタチェーンとダイオード26又はダイオードチェーンとの逆並列結合を備える。言い換えれば、サイリスタ及びダイオードは、サイリスタがオフであるとき、ダイオードが第2の整流回路11に向かう電流に対して遮断効果を有することを可能にするために、互いに反対の導通方向に接続される。コンポーネントチェーンは、コンポーネントを焼損又は破壊することなく、回路内の高電圧を処理できるようにするために使用される。
The
制御回路又は点弧回路(図示せず)を使用して、サイリスタを予め定められた周波数で点弧して、直列共振回路を単調に形成し、ESPにわたる電圧VESPを急激に増加させ(すなわち、放電電極の負電位を増加させ)、それに対応して蓄積キャパシタ21にわたる電圧VCを減少させる。これは、図3A及び図3Cに示す波形に概略的に示されており、図3Aは、経時的な、より具体的には振動周期の間の蓄積キャパシタ21の電圧を示し、図3Cは、振動周期の間のESP10の電圧を示す。さらに、図3Bは、振動周期の間にパルス形成回路12を通ってESP10に流れる電流を図示している。
A control circuit or firing circuit (not shown) is used to fire the thyristor at a predetermined frequency to monotonically form a series resonant circuit and cause the voltage V ESP across ESP to increase rapidly (i.e. , the negative potential of the discharge electrode), correspondingly decreasing the voltage V C across the
図2に戻ると、パルス形成回路12はまた、第1の直列インダクタンス23とESP10の放電電極との間に直列に接続されている結合キャパシタ27を有する。結合キャパシタ27は、DCベース電圧の上にパルス電圧を送り、加え、また、パルス供給6によってDC供給5を短絡するリスクを軽減することを手助けする。
Returning to FIG. 2,
さらに、パルス形成回路12は、高電圧スイッチング回路24及び蓄積キャパシタ21と並列に接続されているオプション的な補助回路30を含む。言い換えると、補助回路30は、1つの端子が高電圧スイッチング回路24と第1の直列インダクタンス23との間に接続され、他の端子が接地されている。補助回路30は、2つの並列分岐31、34を有し、各分岐は、高電圧スイッチング回路24と第1の直列インダクタンス23との間のノードに接続されている1つの端子と、接地に接続されている他の端子とを有する。分岐のうちの1つは、保護分岐31として示され、これは、高電圧スイッチング回路24にわたる電圧ピークを制限するための、第1の直列抵抗33及び直列ダイオード32を含む。補助回路30は、パルス間で結合キャパシタ27の電荷を復元するために、第2の直列抵抗36及び第2の直列インダクタンス35を含むオプション的な復元分岐34をさらに有する。好ましくは、第2の直列インダクタンスは、比較的高いインダクタンス値、例えば0.1Hから10Hの範囲、例えば1Hを有する。
Additionally, the
補助回路30の他の例も可能であることに留意されたい。特に、補助回路は簡略化されてもよく、例えば、インダクタンスのみ又は抵抗器のみを含んでもよい復元分岐のみを含んでもよい。
Note that other examples of
図4は、パルス形成回路12’の代替実施形態を示す。コンポーネントは、図2の回路12と実質的に同じであるが、いくつかの違いがある。
FIG. 4 shows an alternative embodiment of pulse forming circuit 12'. The components are substantially the same as
ここで、整流器11は、正の供給電圧を供給するように接続される。さらに、蓄積キャパシタ21’及び高電圧スイッチング回路24’は、スイッチング回路24が整流器11と並列に、すなわち整流された出力の間に接続されるように、位置が変化している。この解決策では、追加のインピーダンス28、ここでは抵抗と直列のインダクタンスが、整流器出力と蓄積キャパシタ21’との間に必要とされる。
Here, the rectifier 11 is connected to supply the positive supply voltage. Furthermore, the storage capacitor 21' and the high voltage switching circuit 24' have changed positions such that the switching
保護分岐31及び復元分岐34は、図2と同様に、すなわち、蓄積キャパシタ21’及びスイッチ回路24’と並列に接続されてもよい。
The
本発明をその特定の例示的な実施形態を参照して説明してきたが、多くの異なる変更、修正等が当業者には明らかになるであろう。例えば、電力インバータ3、4、のそれぞれは、整流回路及びDCリンクキャパシタを有するこれら自体の別個の給電部を有してもよい。DC給電回路22は、例えば、3相ACの代わりに単相ACによって供給されてもよい。開示された実施形態に対するこのような及び他の明白なバリエーションは、図面、開示、及び添付の特許請求の範囲の検討から、請求項中に記載されている発明を実施する際に当業者によって理解され、達成される。さらに、特許請求の範囲において、「備える」という語は、他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞「a」又は「an」は、複数を除外しない。
以下に本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[C1]
静電集塵器(10)に電力供給するのに適したDCベース電圧に重畳された高電圧パルスを発生する電源システム(1)であって、
第1のAC供給電圧及び第2のAC供給電圧を発生するように構成されているAC供給回路(2)と、
前記AC供給回路(2)と前記静電集塵器(10)との間に接続可能なDC供給回路(5)と、前記DC供給回路は、前記第1のAC供給電圧を前記DCベース電圧に変形及び変換するための、第1のトランス(7)及び第1の整流回路(8)を備え、
前記AC供給回路(2)及び前記静電集塵器(10)の間に接続可能なパルス供給回路(6)とを備え、
前記パルス供給回路は、
前記第2のAC供給電圧を、前記高電圧パルスを発生するのに十分なDCパルス供給電圧に変形及び変換するための、第2のトランス(9)及び第2の整流回路(11)と、
前記第2の整流回路(11)と前記静電集塵器(10)との間に接続可能なパルス形成回路(12;12’)とを備え、前記パルス形成回路は、追加の電圧変換なく前記高電圧パルスを発生するように構成され、
前記AC供給回路は、前記第1のAC供給電圧及び前記第2のAC供給電圧のそれぞれの周波数が100Hzから5000Hzの範囲であるように構成されている、電源システム(1)。
[C2]
前記パルス形成回路(12;12’)は、少なくとも1つのサイリスタ(25)と、前記少なくとも1つのサイリスタと逆並列で接続されている少なくとも1つのダイオード(26)とを備える、C1に記載の高電圧電源システム(1)。
[C3]
前記AC供給回路(2)は、
DC給電電圧を前記第1のAC供給電圧に変換するように構成されている第1の電力インバータ(3)と、
前記DC給電電圧を前記第2のAC供給電圧に変換するように構成されている第2の電力インバータ(4)とを備え、
前記第1の電力インバータ及び前記第2の電力インバータは、前記第1のAC供給電圧及び前記第2のAC供給電圧のそれぞれの周波数を100Hzから5000Hzの範囲で制御するように構成されている、C1又は2に記載の高電圧電源システム。
[C4]
前記第1の電力インバータ(3)は、IGBT又はMOSFETのような半導体電力スイッチを含むフルブリッジ又はハーフブリッジ単相インバータである、C3に記載の高電圧電源システム(1)。
[C5]
前記第2の電力インバータ(4)は、IGBT又はMOSFETのような半導体電力スイッチを含むフルブリッジ又はハーフブリッジ単相インバータである、C3又は4に記載の高電圧電源システム(1)。
[C6]
前記DCベース電圧及び前記高電圧パルスは、前記電源システムの出力において並列に接続される、C1から5のうちのいずれか1項に記載の高電圧電源システム(1)。
[C7]
前記パルス形成回路(12)は、
前記第2の整流回路(11)の出力端子間に接続されている蓄積キャパシタ(21)と、
前記電源システムの前記出力に直列に接続されている、第1の直列インダクタンス(23)及び結合キャパシタ(27)と、
前記蓄積キャパシタ(21)と前記第1の直列インダクタンス(23)との間に直列に接続されている高電圧スイッチング回路(24)とを備える、C6に記載の高電圧電源システム(1)。
[C8]
前記パルス形成回路(12’)は、
前記第2の整流回路(11)の出力端子間に接続されている高電圧スイッチング回路(24’)と、
前記電源システムの前記出力に直列に接続されている、第1の直列インダクタンス(23)及び結合キャパシタ(27)と、
前記高電圧スイッチング回路(24’)と前記第1の直列インダクタンス(23)との間に直列に接続されている蓄積キャパシタ(21’)とを備える、C6に記載の高電圧電源システム(1)。
[C9]
前記高電圧スイッチング回路は、少なくとも1つのサイリスタ(25)と、前記少なくとも1つのサイリスタと逆並列で接続されている少なくとも1つのダイオード(26)とを備える、C7又は8に記載の高電圧電源システム(1)。
[C10]
前記パルス形成回路(12;12’)は、前記高電圧スイッチング回路(24;24’)及び前記蓄積キャパシタ(21;21’)と並列に接続されている保護分岐(31)をさらに備え、前記保護分岐(31)は、前記高電圧スイッチング回路(24)にわたる電圧ピークを制限するための、第1の抵抗(33)と直列ダイオード(32)とを備える、C7から9のうちのいずれか1項に記載の高電圧電源システム(1)。
[C11]
前記パルス形成回路(12;12’)は、前記高電圧スイッチング回路(24)及び前記蓄積キャパシタ(21)と並列に接続されている復元分岐(34)をさらに備え、前記復元分岐(34)は、パルス間で前記結合キャパシタ(27)の電荷を復元するための、第2の抵抗(36)と第2の直列インダクタンス(35)とを備える、C5から8のうちのいずれか1項に記載の高電圧電源システム(1)。
[C12]
第2の直列インダクタンス(35)は、0.1Hから10Hの範囲のインダクタンス値を有する、C9に記載の高電圧電源システム(1)。
[C13]
前記第1のAC供給電圧及び前記第2のAC供給電圧のそれぞれの周波数は、200Hzから2000Hzの範囲である、C1から12のうちのいずれか1項に記載の高電圧電源システム(1)。
[C14]
前記第1の電力インバータ(3)と前記DC供給回路(5)の前記第1のトランス(7)との間に接続されている第1の直列キャパシタ(41)と、前記第2の電力インバータ(4)と前記パルス供給回路の前記第2のトランス(9)との間に接続されている第2の直列キャパシタ(42)とをさらに備える、C1から13のいずれか1項に記載の高電圧電源システム(1)。
[C15]
前記第1のAC供給電圧の周波数は、前記第2のAC供給電圧の周波数よりも高い、C1から14のうちのいずれか1項に記載の高電圧電源システム(1)。
[C16]
静電集塵器(10)に接続されている、C1から15のうちのいずれか1項に記載の高電圧電源システム(1)。
Although the invention has been described with reference to specific exemplary embodiments thereof, many different alterations, modifications and the like will become apparent to those skilled in the art. For example, each of the power inverters 3, 4, may have their own separate feed with rectifier circuits and DC link capacitors. The
The invention described in the scope of claims at the time of filing of the present application will be additionally described below.
[C1]
A power supply system (1) for generating high voltage pulses superimposed on a DC base voltage suitable for powering an electrostatic precipitator (10), comprising:
an AC supply circuit (2) configured to generate a first AC supply voltage and a second AC supply voltage;
a DC supply circuit (5) connectable between said AC supply circuit (2) and said electrostatic precipitator (10), said DC supply circuit connecting said first AC supply voltage to said DC base voltage; a first transformer (7) and a first rectifier circuit (8) for transforming and converting to
a pulse supply circuit (6) connectable between the AC supply circuit (2) and the electrostatic precipitator (10);
The pulse supply circuit is
a second transformer (9) and a second rectifier circuit (11) for transforming and converting said second AC supply voltage into a DC pulsed supply voltage sufficient to generate said high voltage pulses;
a pulse forming circuit (12; 12') connectable between said second rectifier circuit (11) and said electrostatic precipitator (10), said pulse forming circuit without additional voltage conversion configured to generate the high voltage pulse;
A power supply system (1), wherein the AC supply circuit is configured such that the frequency of each of the first AC supply voltage and the second AC supply voltage is in the range of 100 Hz to 5000 Hz.
[C2]
The high voltage converter according to C1, wherein said pulse forming circuit (12; 12') comprises at least one thyristor (25) and at least one diode (26) connected in anti-parallel with said at least one thyristor. Voltage power system (1).
[C3]
The AC supply circuit (2) is
a first power inverter (3) configured to convert a DC supply voltage to said first AC supply voltage;
a second power inverter (4) configured to convert said DC supply voltage to said second AC supply voltage;
wherein the first power inverter and the second power inverter are configured to control respective frequencies of the first AC supply voltage and the second AC supply voltage in the range of 100 Hz to 5000 Hz; The high voltage power supply system according to C1 or 2.
[C4]
A high voltage power supply system (1) according to C3, wherein said first power inverter (3) is a full-bridge or half-bridge single-phase inverter comprising semiconductor power switches such as IGBTs or MOSFETs.
[C5]
A high voltage power supply system (1) according to C3 or 4, wherein said second power inverter (4) is a full-bridge or half-bridge single-phase inverter comprising semiconductor power switches such as IGBTs or MOSFETs.
[C6]
6. A high voltage power supply system (1) according to any one of C1 to 5, wherein the DC base voltage and the high voltage pulse are connected in parallel at the output of the power supply system.
[C7]
The pulse forming circuit (12) comprises:
a storage capacitor (21) connected between the output terminals of the second rectifier circuit (11);
a first series inductance (23) and a coupling capacitor (27) connected in series with the output of the power supply system;
A high voltage power supply system (1) according to C6, comprising a high voltage switching circuit (24) connected in series between said storage capacitor (21) and said first series inductance (23).
[C8]
The pulse forming circuit (12') comprises:
a high voltage switching circuit (24') connected between the output terminals of the second rectifier circuit (11);
a first series inductance (23) and a coupling capacitor (27) connected in series with the output of the power supply system;
A high voltage power supply system (1) according to C6, comprising a storage capacitor (21') connected in series between said high voltage switching circuit (24') and said first series inductance (23). .
[C9]
9. The high voltage power supply system of C7 or 8, wherein the high voltage switching circuit comprises at least one thyristor (25) and at least one diode (26) connected in anti-parallel with the at least one thyristor. (1).
[C10]
Said pulse forming circuit (12; 12') further comprises a protection branch (31) connected in parallel with said high voltage switching circuit (24; 24') and said storage capacitor (21; 21'), said any one of C7 to 9, wherein the protection branch (31) comprises a first resistor (33) and a series diode (32) for limiting voltage peaks across said high voltage switching circuit (24) A high voltage power supply system (1) according to any one of the preceding claims.
[C11]
Said pulse forming circuit (12; 12') further comprises a restore branch (34) connected in parallel with said high voltage switching circuit (24) and said storage capacitor (21), said restore branch (34) , comprising a second resistor (36) and a second series inductance (35) for restoring the charge of said coupling capacitor (27) between pulses. high voltage power supply system (1).
[C12]
The high voltage power supply system (1) according to C9, wherein the second series inductance (35) has an inductance value in the range of 0.1H to 10H.
[C13]
13. The high voltage power supply system (1) according to any one of C1 to 12, wherein the frequency of each of said first AC supply voltage and said second AC supply voltage is in the range of 200Hz to 2000Hz.
[C14]
a first series capacitor (41) connected between said first power inverter (3) and said first transformer (7) of said DC supply circuit (5); and said second power inverter. (4) and a second series capacitor (42) connected between (4) and said second transformer (9) of said pulse supply circuit. Voltage power system (1).
[C15]
15. A high voltage power supply system (1) according to any one of C1 to 14, wherein the frequency of said first AC supply voltage is higher than the frequency of said second AC supply voltage.
[C16]
16. A high voltage power supply system (1) according to any one of C1 to 15, connected to an electrostatic precipitator (10).
Claims (16)
第1のAC供給電圧及び第2のAC供給電圧を発生するように構成されているAC供給回路(2)と、
前記AC供給回路(2)と前記静電集塵器(10)との間に接続可能なDC供給回路(5)と、前記DC供給回路は、前記第1のAC供給電圧を前記DCベース電圧に変形及び変換するための、第1のトランス(7)及び第1の整流回路(8)を備え、
前記AC供給回路(2)及び前記静電集塵器(10)の間に接続可能なパルス供給回路(6)とを備え、
前記パルス供給回路は、
前記第2のAC供給電圧を、前記高電圧パルスを発生するのに十分な、40kVから120kVの範囲のDCパルス供給電圧に変形及び変換するための、第2のトランス(9)及び第2の整流回路(11)と、
前記第2の整流回路(11)と前記静電集塵器(10)との間に接続可能なパルス形成回路(12;12’)とを備え、前記パルス形成回路は、追加の電圧変換なく前記高電圧パルスを発生するように構成され、前記パルス形成回路は、ダイオードのチェーンとサイリスタのチェーンとの逆並列結合を備える高電圧スイッチング回路を含み、
前記AC供給回路は、前記第1のAC供給電圧及び前記第2のAC供給電圧のそれぞれの周波数が100Hzから5000Hzの範囲であるように構成されている、高電圧電源システム(1)。 A high voltage power supply system (1) for generating high voltage pulses superimposed on a DC base voltage suitable for powering an electrostatic precipitator (10), comprising:
an AC supply circuit (2) configured to generate a first AC supply voltage and a second AC supply voltage;
a DC supply circuit (5) connectable between said AC supply circuit (2) and said electrostatic precipitator (10), said DC supply circuit connecting said first AC supply voltage to said DC base voltage; a first transformer (7) and a first rectifier circuit (8) for transforming and converting to
a pulse supply circuit (6) connectable between the AC supply circuit (2) and the electrostatic precipitator (10);
The pulse supply circuit is
a second transformer (9) and a second transformer (9) for transforming and transforming said second AC supply voltage into a DC pulse supply voltage in the range of 40 kV to 120 kV sufficient to generate said high voltage pulses; a rectifier circuit (11);
a pulse forming circuit (12; 12') connectable between said second rectifier circuit (11) and said electrostatic precipitator (10), said pulse forming circuit without additional voltage conversion configured to generate said high voltage pulse, said pulse forming circuit comprising a high voltage switching circuit comprising an anti-parallel combination of a chain of diodes and a chain of thyristors;
A high voltage power supply system (1), wherein the AC supply circuit is configured such that the frequency of each of the first AC supply voltage and the second AC supply voltage is in the range of 100 Hz to 5000 Hz.
DC給電電圧を前記第1のAC供給電圧に変換するように構成されている第1の電力インバータ(3)と、
前記DC給電電圧を前記第2のAC供給電圧に変換するように構成されている第2の電力インバータ(4)とを備え、
前記第1の電力インバータ及び前記第2の電力インバータは、前記第1のAC供給電圧及び前記第2のAC供給電圧のそれぞれの周波数を100Hzから5000Hzの範囲で制御するように構成されている、請求項1又は2に記載の高電圧電源システム(1)。 The AC supply circuit (2) is
a first power inverter (3) configured to convert a DC supply voltage to said first AC supply voltage;
a second power inverter (4) configured to convert said DC supply voltage to said second AC supply voltage;
wherein the first power inverter and the second power inverter are configured to control respective frequencies of the first AC supply voltage and the second AC supply voltage in the range of 100 Hz to 5000 Hz; High voltage power supply system (1) according to claim 1 or 2.
前記第2の整流回路(11)の出力端子間に接続されている蓄積キャパシタ(21)と、
前記高電圧電源システムの前記出力に直列に接続されている、第1の直列インダクタンス(23)及び結合キャパシタ(27)と、
前記蓄積キャパシタ(21)と前記第1の直列インダクタンス(23)との間に直列に接続されている高電圧スイッチング回路(24)とを備える、請求項6に記載の高電圧電源システム(1)。 The pulse forming circuit (12) comprises:
a storage capacitor (21) connected between the output terminals of the second rectifier circuit (11);
a first series inductance (23) and a coupling capacitor (27) connected in series with the output of the high voltage power supply system;
A high voltage power supply system (1) according to claim 6, comprising a high voltage switching circuit (24) connected in series between said storage capacitor (21) and said first series inductance (23). .
前記第2の整流回路(11)の出力端子間に接続されている高電圧スイッチング回路(24’)と、
前記高電圧電源システムの前記出力に直列に接続されている、第1の直列インダクタンス(23)及び結合キャパシタ(27)と、
前記高電圧スイッチング回路(24’)と前記第1の直列インダクタンス(23)との間に直列に接続されている蓄積キャパシタ(21’)とを備える、請求項6に記載の高電圧電源システム(1)。 The pulse forming circuit (12') comprises:
a high voltage switching circuit (24') connected between the output terminals of the second rectifier circuit (11);
a first series inductance (23) and a coupling capacitor (27) connected in series with the output of the high voltage power supply system;
7. A high voltage power supply system according to claim 6, comprising a storage capacitor (21') connected in series between said high voltage switching circuit (24') and said first series inductance (23). 1).
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